Electricidad, Electronica

La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo decargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo decorriente eléctrica.

Las cargas eléctricas producen campos electromagnéticos que interaccionan con otras cargas. La electricidad se manifiesta en varios fenómenos:

• Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influenciada por los campos electromagnéticos.
• Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente; se mide en amperios.
• Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se esta moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
• Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide en voltios.
• Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

En ingeniería eléctrica, la electricidad se usa para generar:

• luz mediante lámparas
• calor, aprovechando el efecto Joule
• movimiento, mediante motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica
• señales mediante sistemas electrónicos, compuestos de circuitos eléctricos que incluyen componentes activos (tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados) y componentespasivos como resistores, inductores y condensadores.

ELECTRONICA

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.

Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.

Focos Led's

LED

Led se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, más concretamente, un diodo que emite luz.

Los ledes se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en elespectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

Debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico.

Características [editar]

Formas de determinar la polaridad de un LED de inserción 

Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led:

1. La pata más larga siempre va a ser el ánodo
2. En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde plano
3. Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque es más pequeña que el yunque, que indica el cátodo

Ventajas y desventajas 

Ventajas

 Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida, tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente venenoso), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se crea mayor radiación residual hacia el ser humano; cuentan con mejor índice de producción cromática que otros tipos de luminarias, reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas antiexplosión ya que cuentan con un material resistente, y en la mayoría de los colores (a excepción de los ledes azules), cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración.

Tiempo de encendido 

Los ledes tienen la ventaja de poseer un tiempo de encendido muy corto (aproximadamente en un cuarto de segundo) en comparación con las luminarias de alta potencia como lo son las luminarias de alta intensidad de vapor de sodio, aditivos metálicos, halogenuro o halogenadas y demás sistemas con tecnología incandescente.

Variedad de colores 

La excelente variedad de colores que producen los ledes ha permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de texto monocromáticas, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores.

Desventajas 

Según un estudio reciente parece ser que los ledes que emiten una frecuencia de luz muy azul, pueden ser dañinos para la vista y provocar contaminación lumínica.² Los ledes con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje alterno, y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes en comparación con las bombillas fluorescentes de potencia equiparable.

Funcionamiento 

Cuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña (menor a 1 mm²), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación.

Explicación detallada de funcionamiento 

A Ánodo B Cátodo 1 Lente/encapsulado epóxico (capsula plastica) 2 Contacto metálico (hilo conductor) 3 Cavidad reflectora (copa reflectora) 4 Terminación del semiconductor 5 Yunque 6 Plaqueta 7 8 Borde plano

El funcionamiento normal consiste en que, en los materiales conductores, un electrón, al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se manifiesta en forma de un fotóndesprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida, cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia, se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) depende principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona positiva se mueven hacia la zona negativa y los electrones se mueven de la zona negativa hacia la zona positiva; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.

Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa [direct bandgap]) con la energía correspondiente a su banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta [indirect bandgap]) no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el nitruro de galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el silicio).

La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y solo es visible en diodos como los ledes de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible mediante sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es solo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un led es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.

Para obtener buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el led. Para ello hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltiosaproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Los valores típicos de corriente directa de polarización de un led corriente están comprendidos entre los 10 y los 40 mA. En general, los ledes suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos). El primer led que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General ElectricNick Holonyak en 1962.

Diagramas 

Circuito básico de polarización directa de un solo led.

Circuito básico para polarizar varios ledes de manera directa.

Para conectar ledes de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectado al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no exceda los límites admisibles, lo que dañaría irreversiblemente al led. (Esto se puede hacer de manera sencilla con una resistencia R en serie con los ledes). En las dos imágenes de la derecha pueden verse unos circuitos sencillos que muestran cómo polarizar directamente ledes.

La diferencia de potencial varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el color y la potencia soportada.

En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de diferencia de potencial:⁷

• Rojo = 1,8 a 2,2 voltios.
• Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios.
• Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios.
• Verde = 2 a 3,5 voltios.
• Azul = 3,5 a 3,8 voltios.
• Blanco = 3,6 voltios.

Luego, mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada para la tensión de la fuente Vfuente que utilicemos.  El término I en la fórmula se refiere al valor de corriente para la intensidad luminosa que necesitamos. Lo común es de 10  miliamperios para ledes de baja luminosidad y 20 mA para ledes de alta luminosidad; un valor superior puede inutilizar el led o reducir de manera considerable su tiempo de vida.

Otros ledes de una mayor capacidad de corriente, conocidos como ledes de potencia (1 W, 3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750 mA o incluso a 3000 mA dependiendo de las características optoeléctricas dadas por el fabricante.

Cabe recordar que también pueden conectarse varios en serie, sumándose las diferencias de potencial en cada uno. También se pueden hacer configuraciones en paralelo, aunque este tipo de configuraciones no son muy recomendadas para diseños de circuitos con ledes eficientes.

SENSOR CMP(Camshaft Position Sensor) Sensor de Posicón de Arbol de Levas

SENSOR CMP TIPO INDUCTIVO

COMPONENTES

Es llamado también sensor de fase. Consta de una bobina arrollada sobre un núcleo

de imán. Este sensor esta enfrentado a un camón del árbol de levas y produce una

señal cada dos vueltas de cigüeñal. En algunos vehículos esta colocado dentro de el

distribuidor (Toyota).

DETERMINACIÓN DEL VOLTAJE PRODUCIDO

El voltaje producido por el sensor del árbol de levas será determinado por varios

factores: la velocidad del motor, la proximidad del rotor de metal al sensor y la

fuerza del campo magnético ofrecida por el sensor. El ECM necesita ver la señal

cuando el motor se enciende para su referencia.

CARARTERÍSTICAS DE ONDA INDUCTIVA

Las características de una buena forma de onda inductiva del sensor del árbol de

levas son: una onda alterna que aumenta de magnitud como se aumenta la

velocidad del motor y proporciona generalmente una señal por 720° de la rotación

del cigüeñal (360° de la rotación del árbol de levas). El voltaje será

aproximadamente 0.5 voltio al pico mientras que el motor está encendiéndose,

levantándose a alrededor 2.5 voltios de pico al pico en la marcha lenta según lo

considerado en la demostración del ejemplo.

1. Medición de resistencia del sensor y aislamiento a masa. (resistencia tipica:

250 a 1500 ohm según marca)

2. Observar la forma de onda generada con Osciloscopio.

SENSOR CMP TIPO EFECTO HALL

CARACTERISTICAS DE UNA BUENA FORMA DE ONDA

CONEXÓNES

· Alimentación del sensor: 12 Volts.

· Masa del sensor.

· Señal del sensor: 0 V – 5 V – 0 V – 5 V

Comprobaciones:

El sensor de árbol de levas inductivo provee al PCM la información que le permite

identificar el cilindro numero 1. Es utilizado en los sistemas de inyección secuencial.

Comprobaciones:

El sensor tiene tres cables de conexión que son:

Las características de una buena forma de onda de efecto Hall, son una

conmutación limpia.

1. Verificar alimentación y masa del sensor con multímetro.

2. Medición de la forma de onda de la señal con osciloscopio.

Es un dispositivo de efecto Hall que registra la posición del

árbol de levas y que auxilia al CKP en la sincronización y la

identificación de cilindros.

La computadora utiliza esta información para ajustar el pulso

de inyección y la sincronización de la chispa.

 

El sensor del árbol de levas es el sensor de la identificación del cilindro (CID) y se

utiliza a veces como referencia para medir el tiempo de la inyección secuencial del

combustible. La forma de onda de la señal puede ser o una onda magnética

senoidal (alterna) o como en este caso particular del oscilograma una onda tipo

cuadrada.

Con un probador de sensores:

*Si el sensor cuenta con 3 terminales entonces 2 de ellas son

de alimentación (voltaje y tierra) y una de señal.

*Conecta las puntas del probador en el sensor.
*Coloca el selector de RANGE en LOW.
*Coloca el selector de función en FREQUENCY.

Por último, para verificar que el sensor esté en buen estado,

acerca y aleja un trozo de hierro o acero y observa un

centelleo en la luz PULSE, en caso de que la luz no centellee

el sensor está dañado y lo debes reemplazar.

Localización típica del sensor CMP

El sensor CMP generalmente se localiza en el extremo de la

cabeza del motor y es utilizado en vehículos de encendido

computarizado sin distribuidor y con sistema fuel injection.

Síntomas de falla del sensor CMP

Cuando el sensor CMP falla, provoca lo siguiente:

• Explosiones en el arranque.

• El motor no enciende.

• Se enciende la luz Check Engine.

Códigos del scanner

Cuando falla el sensor CKP o CMP el scanner reporta lo

siguiente: Código OBD II Descripción P0335 No hay señal

de referencia del cigüeñal P1390 Se saltó un diente o más de

la banda de tiempos P1391 Señal intermitente de sensores

del eje de levas o cigüeñal P0340 No hay señal del eje de

levas en la computadora.

Inspección y mantenimiento de los sensores CKP
y CMP

Inspecciona lo siguiente:

- Que el arnés no presente oxidación, no esté quebrado

o sulfatado, aplica un limpiador antisulfatante en las

terminales.

- Que los cables que

conectan el sensor a la

computadora no estén

dañados, reemplázalos

en caso necesario.

SENSOR CKP(CRANKSHAFT POSITION) Sensor de Posición de Cigueñal

LOCALIZACIÓN

Es un detector magnético o de efecto Hall, el cual envía a la computadora (ECM) información sobre la posición del cigüeñal y las RPM del motor.*No hay pulsos de inyección.

Este sensor se encuentra ubicado a un costado de la polea del

cigüeñal o volante cremallera.

SINTOMAS DE FALLA 

*Se enciende la luz check engine.

*El motor no arranca.
*El carro se jalonea.
*Puede apagarse el motor espontaneamente.

MANTENIMIENTO Y SERVICIO

Revise los códigos de falla con la ayuda de un escáner.
Verifique si la punta del sensor está sucia de aceite o grasa y límpielo si es necesario. 

DIAGNOSTICO

* Verifique el estado físico del sensor. *Compruebe que el sensor no presenta daños.Verifique alimentaciones de voltaje.

PROSCEDIMIENTO DE PRUEBA

*Con el switch en OFF desconecte el arnés del sensor y

retírelo del auto.

*Compruebe que las conexiones eléctricas de las líneas del

sensor y del conector estén bien conectadas y que no presenten

roturas o corrosión.

Revise los códigos de falla con la ayuda de un escáner.

*Conecte el arnés y ponga la llave en posición ON. *Frote un metal en el sensor.

*Se escuchara la activación de los inyectores.

*Probar que tenga una resistencia de 190 a 250 ohms del

sensor esto preferente a temperatura normal el motor.

TIPOS Y FUNCIONAMIENTO

Sensor CKP de efecto HALL

El sensor CKP de este tipo también puede ser óptico, genera una señal digital en cojunto con la tensón PULL-UP de la computadora.
Cada aro o plato con ranuras o dientes los cuales estan posicionados a X grados según el cilindraje del vehículo.Por cada punto que pase por el sensor se genera una inversión de polaridad en la tensión Hall lo que ocaciona que la tensión de pull-up proveniente de la computadora interprete ese dato como cero.
La PCM utiliza esta información para determinar la secuencia y tiempo de ignición.
Por ejemplo un sensor ckp de Dodge Ram 2000 de 8 cilindros detecta espaciados por  45 grados, por cada revolución existen estos 8 pulsos.
Cada fabricante tiene su funcón determinada y son importantes para la perfecta sincronización en las explosiones del vehículo.

Sensor CKP generador de Frecuencia

Este sensor produce de acuerdo a los dientes, un ciclo por diente, el número de ciclos dependera del número de dientes , cuando el frente del sensor se localiza en el punto métlico en la terminal de iman permanente se eleva el voltaje y en el terminal de conector electrico baja.
Cuando el frente del sensor se localiza en un diente sucede lo contrario, en el terminal de iman permanente el voltaje baja y en el terminal de conector electrico se eleva.

CUESTIONARIO

1) Explica el funcionamiento de los sensores magneticos y respresentarlo con una imagen.

El tipo inductivo consiste de un sensor permanente y una bobina. El campo magnético en el sensor es interrumpido por el paso de los dientes en la volanta, este genera una señal de voltaje C.A.( corriente alterna)
Generalmente es un dispositivo de 2 cables pero tambien pueden tener tres cables, el tercer cable es un protector coaxial para proteger cualquier interferencia que puede interrumpir y corromper la señal.

2) Explica el funcionamiento del sensor tipo hall y representarlo con un dibujo.

Consiste de un elemento de hall, que es particularmente utilizable como sensor de campos magneticos, tambien consta con un semiconductor.
Cuando el flujo magnético al elemento de hall cambia, el elemento es activado. El supervisa la rotación del eje utilizando el efecto de hall.

3)  Explica el funcionamiento del sensor tipo óptico y representarlo con un dibujo.

Consiste de un LED, un diodo fotosensor y una placa con ranuras que rota, este supervisa la posición del cigüeñal dependiendo de la posición de la ranura tras dejar pasar la luz que emite el LED y que es captada por el diodo fotosensor.

4) Que es el sensor de posición de cigueñal

Es un detector magnético o de efecto Hall, el cual envía a la

computadora (ECM) información sobre la posición del cigüeñal y las

RPM del motor.

A)Donde se localiza?

Este sensor se encuentra ubicado a un costado de la polea del

cigüeñal o volante cremallera.

B)Cuatas teriminales tiene?


Posee tres conexiones:


*Una alimentación de voltaje(de 5 a 12 generalmente)
*Una a tierra o masa.
*Una salida de la señal a la computadora

C)Como se verifica su funcionamiento?

Con un probador de sensores:

*Si el sensor cuenta con 3 terminales entonces 2 de ellas son

de alimentación (voltaje y tierra) y una de señal.

*Conecta las puntas del probador en el sensor.
*Coloca el selector de RANGE en LOW.
*Coloca el selector de función en FREQUENCY.

Cuando el sensor CKP falla, provoca lo siguiente:

 

D)Que fallas tiene?
• El motor no enciende

• Se enciende la luz Check Engine

• El tacómetro cae súbitamente
* No hay pulsos de inyección

CÓDIGOS DE SCANNER

Cuando falla el sensor CKP o CMP el scanner reporta lo

siguiente: Código OBD II Descripción P0335 No hay señal

de referencia del cigüeñal P1390 Se saltó un diente o más de

la banda de tiempos P1391 Señal intermitente de sensores

del eje de levas o cigüeñal P0340 No hay señal del eje de

levas en la computadora.

E)Que pasa si no trabaja el sensor?
Al no mandar pulsos de inyeccion para la combustión el motor no arrancara y se encendera la luz check engine.

F)Que tipo de mantenimiento se le da?

Inspeccionar lo siguiente:

- Que el arnés no presente oxidación, no esté quebrado o sulfatado, aplica un limpiador antisulfatante en las terminales.

- Que los cables que conectan el sensor a la computadora no estén dañados, reemplázalos

en caso necesario.
 

G)Para que utiliza la señal la computadora?

La computadora utiliza esta información para determinar el
pulso de inyección y la sincronización de la chispa.

H)Que dispositivo sustituyo?

Al distribuidor.

5)Con un dibujo explica el sistema de encendido.